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作者：希望森蘭科技股份有限公司 侯昌華

1　引言

山東某鋼鐵股份有限公司萊蕪動(dòng)力廠為其分廠，主要負(fù)責(zé)給鋼廠自備發(fā)電和給用戶供電。為確保能源動(dòng)力廠1#、2#130t/h燃?xì)忮仩t生產(chǎn)能夠滿足國(guó)家及地方的環(huán)保要求，應(yīng)用了CFB半干法循環(huán)硫化床脫硫設(shè)施。

2　引風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

引風(fēng)機(jī)是電廠燃煤鍋爐引風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。通過(guò)控制引風(fēng)機(jī)入口擋板調(diào)節(jié)引風(fēng)量，維持爐膛負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)運(yùn)行。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴粉，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備和操作人員的安全；負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶來(lái)的熱量損失。因此，控制引風(fēng)量大小，穩(wěn)定爐膛負(fù)壓值，對(duì)保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有十分重要的意義。

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。而引風(fēng)機(jī)是一個(gè)典型的風(fēng)機(jī)負(fù)載，具有變轉(zhuǎn)矩的控制特性。于是根據(jù)流體流量與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系可知，流量Q與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的一次方成正比；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比；電動(dòng)機(jī)輸出功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比。

根據(jù)上述原理，可以根據(jù)鍋爐工藝使用的需求來(lái)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，從而改變輸出的電流 電壓和功率，達(dá)到節(jié)能的效果。不會(huì)像傳統(tǒng)擋風(fēng)板調(diào)節(jié)擋板造成節(jié)流損失和爐膛內(nèi)的負(fù)壓波動(dòng)。

3　高壓變頻器選型及變頻調(diào)速方案

3.1　變頻器選型

通過(guò)實(shí)際考察及技術(shù)論證，選用了希望森蘭科技股份有限公司自主開發(fā)的新一代高性能的SBH-100-500高壓變頻器，具有高功率因素、高可靠性、高效率、低諧波含量、低損耗、易維護(hù)、占地少等特點(diǎn)，是高壓直接輸入，逆變高壓直接輸出的 “高-高”型高壓變頻器對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻器控制， 不但節(jié)約能源而且大大提高了設(shè)備運(yùn)行性能。

3.2　變頻調(diào)速方案

通過(guò)對(duì)引風(fēng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)地研究、分析、綜合其中存在的問(wèn)題，以保證系統(tǒng)安全可靠，結(jié)構(gòu)合理，提供最佳性價(jià)比一拖一自動(dòng)控制方案，其一次回路圖如圖1所示。

圖1 高壓變頻器一次回路圖

圖1中，QF為用戶側(cè)高壓真空斷路器，帶有綜合繼保裝置。

QS1、QS2為手動(dòng)刀閘開關(guān)，KM1、KM2、 KM3為真空接觸器；其中QS1與KM1、QS2與KM2相互聯(lián)鎖，即手動(dòng)刀閘合上后，與刀閘聯(lián)鎖的真空接觸器才能合上。KM2和KM3互鎖，KM2與KM3只能合一個(gè)，合QS1、QS2、KM1、KM2分KM3為變頻控制模式。電機(jī)可由變頻器控制調(diào)速運(yùn)行。

合KM3、分QS1、QS2、KM1、KM2為工頻模式。電機(jī)可由QF直接啟停并進(jìn)行保護(hù)，變頻器可完全和電網(wǎng)脫離，便于維護(hù)與檢修。

注意事項(xiàng)：

（1）本操作流程是建立在QS1、QS2、KM1、 KM2、KM3初始狀態(tài)都是分?jǐn)嗟臓顟B(tài)條件下。 操作。

（2）隔離開關(guān)在分合閘的過(guò)程中均禁止帶點(diǎn)

（3）在變頻器檢修時(shí)，分開QS1、QS2形成明顯可見斷點(diǎn)，確保檢修安全。

圖2 森蘭高壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行圖

圖3負(fù)載整體照片

3.3　高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)

（1）通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)“軟啟動(dòng)”，可以降低啟動(dòng)電流，減少對(duì)電網(wǎng)側(cè)的沖擊，從而保護(hù)電機(jī)。 

（2）可實(shí)現(xiàn)線性調(diào)速，通過(guò)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)滿足生產(chǎn)工藝要求。

（3）系統(tǒng)設(shè)有本地和遠(yuǎn)程兩種控制方式，本地控制通過(guò)變頻器觸摸屏頻率調(diào)節(jié)、啟動(dòng)、停止等操作或應(yīng)急操作，在觸摸屏上可以直觀看到運(yùn)行頻率、輸出電壓、輸出電流、輸出功率等參數(shù)。遠(yuǎn)程控制是操作員通過(guò)遠(yuǎn)程DCS控制系統(tǒng)/現(xiàn)場(chǎng)操作箱進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。

（4）信息傳遞：變頻器可以實(shí)現(xiàn)與機(jī)組DCS系統(tǒng)的雙向信息傳遞。變頻器可提供給DCS系統(tǒng)如下參量：輸出轉(zhuǎn)速、輸出電流等反饋信息，通過(guò)4～20mA電流源模擬量輸出；同時(shí)提供給DCS的開關(guān)量有：變頻器遠(yuǎn)程控制指示、就緒、運(yùn)行、輕故障、重故障指示狀態(tài)信息。變頻器接收的DCS的模擬量信號(hào)為頻率給定，開關(guān)量為遠(yuǎn)方啟/停、復(fù)位信號(hào)等。通過(guò)變頻器與DCS信號(hào)的交換，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及監(jiān)視變頻運(yùn)行各類數(shù)據(jù)功能，提高工藝生產(chǎn)自動(dòng)化水平。

4 變頻后產(chǎn)生的效益

（1）改善了啟動(dòng)性能。采用變頻器啟動(dòng)時(shí)頻率低，轉(zhuǎn)速也低，啟動(dòng)電流小，避免工頻啟動(dòng)時(shí)形成的大電流對(duì)電機(jī)、電纜、開關(guān)等設(shè)備的沖擊，因此啟動(dòng)性能得到改善。

（2）提高了控制精度。用變頻技術(shù)后，變頻器可以直接通過(guò)改變頻率控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制風(fēng)量，調(diào)整方便。變頻器調(diào)整的最小幅度為Δf＝±0.01Hz，爐膛負(fù)壓變化符合工藝要求，遠(yuǎn)比檔板調(diào)節(jié)精度高。由于提高了控制精度，使鍋爐的燃燒調(diào)整更加穩(wěn)定，避免或減輕了檔板調(diào)節(jié)使?fàn)t膛負(fù)壓變化大，燃燒不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

（3）在正常生產(chǎn)情況下，與同功率電機(jī)工頻運(yùn)行狀況比較，變頻器引風(fēng)機(jī)節(jié)能效果十分明顯。

在鍋爐引風(fēng)機(jī)上采用變頻器技術(shù)，可以避免傳統(tǒng)采用的擋風(fēng)板風(fēng)量調(diào)節(jié)造成的嚴(yán)重節(jié)流損失以及引起爐膛內(nèi)負(fù)壓波動(dòng)幅度大造成的安全隱患。變頻器在引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用不僅便于實(shí)現(xiàn)低速啟動(dòng)、無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)，更能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，對(duì)于安全運(yùn)行、延長(zhǎng)設(shè)備壽命都具有重要意義。

作者簡(jiǎn)介：

侯昌華（1997-），男，重慶人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于希望森蘭科技股份有限公司，主要從事從事各類工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工藝應(yīng)用研究。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年8月刊